检索结果-南通市图书馆

考虑化学反应的标量耗散率及其在PDF小尺度混合模型中的应用

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燃烧科学与技术 2002年第1期8卷 69-74页

作者：李艺黄鹰陈义良董刚中国科学技术大学热科学与能源工程系合肥230026

在 Sanders和 Borghi工作的基础上 ,推导出考虑化学反应的标量耗散率和标量时间尺度 ,在标量的联合概率密度函数方程的小尺度混合模型中采用考虑化学反应的标量的时间尺度 ,结合求解流场的 k- ε模型对甲烷轴对称射流扩散火焰进行了计... 详细信息

在 Sanders和 Borghi工作的基础上 ,推导出考虑化学反应的标量耗散率和标量时间尺度 ,在标量的联合概率密度函数方程的小尺度混合模型中采用考虑化学反应的标量的时间尺度 ,结合求解流场的 k- ε模型对甲烷轴对称射流扩散火焰进行了计算 ,最后分析了标量时间尺度对小尺度混合模型 (IEM模型 )和计算结果的影响。

关键词：标量时间尺度概率密度函数小尺度混合模型标量耗散率化学反应 κ-ε模型 IEM模型 PDF

基于改进多维条件映射模型的稀疏拉格朗日模拟

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推进技术 2016年第7期37卷 1312-1319页

作者：韦微徐栋曹长敏叶桃红中国科学技术大学热科学与能源工程系安徽合肥230027

发展基于MMC(多维条件映射模型)的稀疏拉格朗日模拟,可大幅降低PDF方法的计算量。通过计算一系列简单的圆管射流算例来验证改进的MMC模型的适用性,并分析稀疏拉格朗日模拟RMS统计结果中的随机噪音误差。由于MMC模型对标量梯度较大的剪... 详细信息

发展基于MMC(多维条件映射模型)的稀疏拉格朗日模拟,可大幅降低PDF方法的计算量。通过计算一系列简单的圆管射流算例来验证改进的MMC模型的适用性,并分析稀疏拉格朗日模拟RMS统计结果中的随机噪音误差。由于MMC模型对标量梯度较大的剪切层作用较为明显,同时考虑粒子数变化对参考空间特征值的影响,提出一个稀疏拉格朗日MMC的普适模型,对MMC模型中的小尺度混合过程的模化进行改进。采用改进的模型对圆管射流问题进行模拟,计算结果表明,提出的模型具有通用性,与文献报道中的给定相空间特征值的方法模拟结果基本一致;同时,开展了稀疏粒子场统计均方根中噪声的产生及变化规律的研究,计算结果表明稀疏的拉格朗日模拟中出现的随机噪音干扰大小取决于LES网格从粒子场取值的方式,选取的粒子越多则噪音越小。

关键词：条件映射概率密度函数小尺度混合模型稀疏拉格朗日模拟大涡模拟紊流燃烧

湍流预混火焰LES/FDF模拟中标量混合时间尺度建模

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工程热物理学报 2021年第10期42卷 2749-2755页

作者：杨天威尹钰周华任祝寅清华大学航天航空学院北京100084 清华大学航空发动机研究院北京100084

在实际应用中,精确模拟高湍流度预混火焰十分关键但极具挑战性。本文将被动标量混合时间尺度动态封闭方法与hybrid混合时间尺度模型结合,在湍流预混火焰LES/FDF模拟中提出一种新的标量混合时间尺度建模方法。该方法不需要人为选取混合... 详细信息

在实际应用中,精确模拟高湍流度预混火焰十分关键但极具挑战性。本文将被动标量混合时间尺度动态封闭方法与hybrid混合时间尺度模型结合,在湍流预混火焰LES/FDF模拟中提出一种新的标量混合时间尺度建模方法。该方法不需要人为选取混合模型参数CM,且动态地考虑了由湍流和火焰结构分别引起的亚网格标量混合。对悉尼值班预混射流燃烧器高湍流度PM1-150火焰进行了LES/FDF模拟。结果表明,新模型显著改善了对整体燃烧进程的预测结果,正确地预测了局部熄火/再燃现象。进一步的结果显示,模型参数CM明显大于在RANS框架下量级为1的常用取值,这表明该参数在不同框架下具有不同的物理内涵。

关键词：湍流预混火焰输运概率密度函数方法反应标量混合小尺度混合模型混合时间尺度

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稀疏拉格朗日模拟中模型改进及粒子密度研究

推进技术 2017年第5期38卷 1084-1092页

作者：徐栋夏朝阳叶桃红中国科学技术大学热科学与能源工程系安徽合肥230027

基于多维条件映射(MMC)模型的稀疏拉格朗日粒子模拟是一种湍流混合及燃烧模拟方法。为进一步推进MMC模型的应用,针对现有MMC混合模型参数不精确、通用性差以及模拟结果受拉格朗日粒子密度影响较大的问题,以混合物分数为参考变量,改进了... 详细信息

基于多维条件映射(MMC)模型的稀疏拉格朗日粒子模拟是一种湍流混合及燃烧模拟方法。为进一步推进MMC模型的应用,针对现有MMC混合模型参数不精确、通用性差以及模拟结果受拉格朗日粒子密度影响较大的问题,以混合物分数为参考变量,改进了小尺度混合模型并修正了标量混合时间尺度;提出了与流场当地混合特性有关的拉格朗日粒子加密方法。为验证新模型及粒子加密的有效性,开展了湍流圆管射流混合的大涡模拟。计算结果表明改进的MMC模型具有较好的普适性及精确性;拉格朗日粒子经过加密后大大提高了模拟准确性。

关键词： MMC模型稀疏拉格朗日粒子概率密度函数小尺度混合模型大涡模拟

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基于MMC模型的稀疏拉格朗日模拟研究

基于MMC模型的稀疏拉格朗日模拟研究

作者：韦微中国科学技术大学

学位级别：硕士

湍流燃烧过程广泛地存在于燃气轮机、内燃机中。由于燃烧过程在很大程度上控制着燃料的消耗和污染物的排放,有关燃烧过程的研究依然是能源和环境研究中的重点。燃烧设备中燃烧主要以湍流燃烧的形式出现,因而对湍流燃烧控制问题的研究具... 详细信息

湍流燃烧过程广泛地存在于燃气轮机、内燃机中。由于燃烧过程在很大程度上控制着燃料的消耗和污染物的排放,有关燃烧过程的研究依然是能源和环境研究中的重点。燃烧设备中燃烧主要以湍流燃烧的形式出现,因而对湍流燃烧控制问题的研究具有重要意义。湍流燃烧的数值模拟是研究燃烧问题的重要手段之一。将LES与PDF方法结合起来发展的LES/PDF方法,即使用LES求解速度场同时由PDF方法求解标量场的耦合方法来计算湍流燃烧问题,该方法兼具LES和PDF方法的优点而成为近年的研究热点。大涡模拟(LES)方法可以直接求解湍流的大尺度信息,而小尺度信息由亚格子模型模化,但此时过滤后的组分方程中,化学反应源项仍需燃烧模型进行模化。该方法以其远小于DNS方法的计算量和高于RANS的精度得到了广泛应用。PDF方法通过求解PDF输运方程来获知湍流场中物理量的单点单时间统计信息。对于湍流燃烧问题,出现在PDF输运方程中的化学反应源项是封闭的,不存在任何假设。因此PDF方法是相对通用的湍流燃烧模型,能够模拟任意详细的化学动力学过程。但传统的PDF方法使用密集颗粒的拉格朗日模拟求解,计算量仍然巨大,不利于使用。发展基于MMC模型(多维条件映射模型)的稀疏拉格朗日模拟,可大幅降低PDF方法的计算量。但MMC模型中使用的参考空间特征尺度的选取还没有合适的准则,导致其使用受到限制。根据MMC模型对标量梯度较大的剪切层作用较为明显的特性,同时考虑颗粒数密度变化带来的影响,本文据此提出一个稀疏拉格朗日MMC的普适模型,以给出MMC模型中参考空间特征尺度的值。采用改进的模型对圆管射流问题进行模拟,结果表明本文提出的模型具有通用性,与文献报道中的给定相空间特征值的方法模拟结果基本一致;同时,开展了稀疏颗粒场统计均方根中噪声的产生及变化规律的研究,计算结果表明稀疏的拉格朗日模拟中出现的随机噪音干扰大小取决于LES网格从颗粒场取值的方式,选取的颗粒越多则噪音越小。

关键词： MMC模型条件映射概率密度函数小尺度混合模型稀疏拉格朗日模拟

LES-标量PDF方法可压缩效应和耦合一致性研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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LES-标量PDF方法可压缩效应和耦合一致性研究

作者：关清帝国防科技大学

学位级别：硕士

本文以输运型概率密度函数方法为对象,对LES-标量PDF方法可压缩效应影响及能量一致性进行了分析,同时对比分析了不可压湍流射流火焰和可压缩混合层中小尺度混合模型的混合特性。对焓方程中可压缩源项进行了初步建模,直接用可解量近似而... 详细信息

本文以输运型概率密度函数方法为对象,对LES-标量PDF方法可压缩效应影响及能量一致性进行了分析,同时对比分析了不可压湍流射流火焰和可压缩混合层中小尺度混合模型的混合特性。对焓方程中可压缩源项进行了初步建模,直接用可解量近似而忽略亚格子效应的影响,发展了保持能量一致的可压缩LES-标量PDF方法。在Sod激波管中进行方法验证,基于算例分析了可压缩项的影响,结果表明可压缩源项中压力时间导数项以及压力流动功对焓方程均有显著影响。测试了不同网格平均粒子数对PDF计算结果的影响,发现随着粒子数的增加,粒子统计误差会明显减小,而且在粒子数过少时,粒子统计误差的积累十分明显,将严重影响PDF解的精度。采用可压缩LES-标量PDF方法对无反应的二维时间发展混合层进行了数值模拟,并与单独的LES以及DNS结果进行了对比。可压缩LES-PDF方法正确预测了混合层的发展过程,得到了比LES方法更丰富的细节信息,尤其在亚格子脉动关联项的模拟上PDF方法与DNS计算结果符合良好,体现出了较传统大涡模拟方法的优势。同时也分析了粒子数的影响,发现当粒子数达到一定程度时,其对可解尺度量的影响将逐渐减弱,而对亚格子脉动量的影响则一直十分明显。研究了小尺度混合模型在可压和不可压条件下的混合特性。针对不可压条件,采用NGA-HPDF程序数值模拟了Sandia Flame D甲烷/空气射流火焰。对比了不同混合频率常数下的混合效果,结果显示混合频率常数越大,预测的燃烧温度相应越低。分析了IEM和Curl模型的混合特性,发现两者都没有很好的保持组分空间的局部性特征,且随机混合模型Curl计算的点的散布比确定性的IEM更大。针对可压缩条件,采用可压缩LES-标量PDF方法对二维瞬时混合层进行了模拟,对比了IEM、Curl以及EMST三种混合模型的特性。三者预测的亚格子脉动项均高于实际结果,且随着混合频率常数增大,预测值逐渐降低。随机混合模型Curl和EMST计算的结果基本一致,在无反应条件下确定性的IEM模型较随机混合模型Curl和EMST更接近DNS结果。

关键词： LES-标量PDF方法可压缩效应能量一致性小尺度混合模型